臂座压铸模抽芯结构的改进

谈永忠，杨光辉

（航空工业贵阳万江航空机电有限公司，贵州贵阳550018）

1 引言

压铸模作为压铸生产的三要素之一，其结构质量直接影响着铸件质量、压铸生产效率和后期模具维护成本与维护周期。压铸模主要有定模和动模两个部分，其中动模上主要包含顶出复位机构和抽芯机构，用于实现铸件顶出与成形元件复位。臂座是公司汽车雨刮器的重要连接件，其为铝合金压铸件，头部侧面有两个销孔，其出模方向与压铸机开模方向不一致，需要抽芯结构才能实现臂座正常出模。在实际生产过程中，前期公司臂座压铸模抽芯机构，采用方形镶件滑块结构，其主要问题点为滑块断裂频繁，加工周期长，制造成本高，从而导致模具维修成本过高，后面经过验证，采用异形直伸滑块结构，提高滑块使用寿命，缩短了加工周期，也降低了制造成本，目前我厂臂座异形直伸抽芯机构已被普遍采用。

2 臂座压铸工艺分析

2.1 铸件工艺分析

臂座是为铝合金压铸件，原材料为ADC12，其造型如图1所示，头部侧面有两个销孔，销孔尺寸公差为0.04mm，因为压铸件至少需要0.5°的脱模斜度，所以压铸生产不能达到其精度要求，必须依靠机加补充铰孔才能保证，为了减少臂座机加工作量，压铸时需将侧面销孔底孔铸出，留0.3mm加工余量。

图1 臂座零件图

2.2 抽芯机构

抽芯机构是抽动与开模方向运动不一致的型芯机构。当模具处于开模状态时，如图2所示，抽芯型芯被弹簧或者自重复位至限位块处，抽芯行程需要大于倒扣距离约3mm，保留一定的安全裕度，防止铸件顶出时撞坏抽芯机构，抽芯机构复位让开铸件后，铸件可正常顶出。当模具合模时，如图3所示，定模上斜导柱，逐渐带动抽芯机构向铸件方向滑动，当移动至指定位置，锁紧块将抽芯机构锁住，然后铝液填充型腔，形成侧面孔。

图2 开模状态图

图3 合模状态图

3 原抽芯机构分析

3.1 原抽芯结构分析

原抽芯机构主要由滑块座、滑块和滑块镶针组成，如图4所示，抽芯机构的移动方向与臂座侧面孔方向（扭角方向）相同。由于臂座侧面为φ6.8mm和φ2.8mm的孔，且抽芯前端与后模仁碰穿，导致抽芯前端容易变形或断裂，所以前端φ6.8mm和φ2.8mm孔成型部分做成镶针结构，以挂台形式镶在滑块中。为实现机械，将成型部分与滑块座做成分体形式，前端成型臂座侧面形状部分做成方形镶件结构，即为滑块，用螺钉固定方式与滑块座连接。

图4 原抽芯机构

3.2 问题分析

（1）滑块断裂问题。

滑块在实际生产过程中，在合模过程中，如图5示，滑块段差连接处容易断裂，平均1万模次需要更换一次。

图5 原滑块结构

分析原因为连接处台阶为尖角，存在应力集中，由于滑块在模具中滑动，实际和型芯存在微小间隙，在合模时，在台阶处容易产生开模方向的剪切力，从而导致滑块从台阶连接处断裂。当时将连接处圆角由R0.5mm加大至R5mm，减小应力集中，滑块使用寿命提高约一倍，但还是不能满足维修周期。

（2）滑块加工周期长。

原滑块加工工序如表1所示，总共11道工序，热处理前为粗加工，按正常平均加工周期需要2天，热处理后精加工，平均周期2天，热处理需要2天，平均周期为6个工作日。

表1 原滑块加工工序

滑块需要热处理，热处理前后为粗加工和精工，加工余量大，工序多，时间长，另外，如图6所示，加块连接处加工无法清根，需要电火花加工，还需要滑作电火花电极，自然增加了成本。

图6 半精加工

4 抽芯结构改进

4.1 改进后抽芯结构

根据原抽芯机构存在的主要3点问题，对抽芯结构进行优化改进。抽芯机构主要也由滑块座、滑块和滑块镶针组成，如图7所示，改进后滑块做成异形直伸结构，外形与臂座侧面形状相同，由于滑块底面位置比较小，不能采用螺钉固定方式，改为销子连接。

图7 改进后抽芯机构

4.2 改进后结构优点

（1）提高使用寿命。

改进后滑块如图8所示，为直伸结构没有台阶，型面上没有应力集中显著处，滑块外形与型芯分型面相同，为大面整体配合不存在段差，无明显合模方向剪切力，防止滑块断裂频繁，从而提高了滑块使用寿命约5倍。

图8 改进后滑块

（2）缩短加工周期。

当滑块断裂时，可以直接用常备淬火料加工，先精加工头部型面，再线割内孔和外形，最后与滑块座配线割销孔即可。加工工序如表2所示，不需要电火花加工 平均加工周期可以缩短至15个工作日。（3）降低制造成本

表2 滑块加工工序

由表1所示，改进前滑块机加工工时为9.92h，电火花电极加工工时为2.5h和电极紫铜原材料约1kg。如表2所示，改进后只需机加工工时8.33h，每个滑块可减少加工工时约4h和1kg紫铜原材料费用，每副模具有4个滑块，一副模具可节约16h。

5 总结

公司前期臂座压铸模抽芯机构的滑块为方形结构，由于台阶部位应力集中，斜面不能清根，需要电火花加工，加工中心分粗精加工，加工余量大，滑块断裂频繁，从而导致模具维修成本，模具损坏后恢复周期长。通过改进滑块结构，改为异形直伸，经过实际生产验证，滑块使用寿命提高约5倍，制造周期缩短了75%，制造成本降低了40%。